JP2018151243A - Work holding device, inspection device, and work position correction method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを保持しながら回転軸まわりに回転させるワーク保持装置、当該ワーク保持装置に保持されたワークを検査する検査装置ならびに当該ワーク保持装置におけるワーク位置補正方法に関するものである。 The present invention relates to a workpiece holding device that rotates around a rotation axis while holding a workpiece having a rotationally symmetric outer periphery around a symmetry axis, an inspection device that inspects a workpiece held by the workpiece holding device, and the workpiece holding device. The present invention relates to a work position correction method.
対称軸のまわりに回転対称なワークの外観を検査する装置として、例えば特許文献1に記載されたワーク検査装置が知られている。このワーク検査装置では、モータに連結されたホルダ部によりワークが保持される。そして、上記モータによりワークを回転させながら当該ワークを複数台のカメラで撮像し、それらの撮像画像に基づいてワークの外観を検査する。
As an apparatus for inspecting the appearance of a rotationally symmetric work around a symmetry axis, for example, a work inspection apparatus described in
特許文献1に記載の装置は、歯車をワークとするものであり、歯車に傷や欠陥などが存在していないかを検査する。この装置では、ホルダ部は、ワークを軸方向に貫通する貫通孔に通される軸部と、ワークを軸部と同軸でクランプするクランプ機構とを有している。そして、モータの回転軸が回転することで軸部とワークとが一体に回転する。ここで、ワークの対称軸とモータの回転軸とが一致していない、つまり芯ズレが生じている場合、撮像された画像に基づいて高精度な検査を行うことは困難である。したがって、高精度なワーク検査のために、モータに対するワークの芯ズレを補正してワークの対称軸をモータの回転軸と一致させた、いわゆる芯出し状態でワークを回転させることができる技術が望まれている。
The apparatus described in
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを保持しながら回転軸まわりに回転させるワーク保持装置において対称軸と回転軸とを高精度に一致させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a work holding device that rotates around a rotation axis while holding a work having a rotationally symmetric outer periphery around the symmetry axis, the symmetry axis coincides with the rotation axis with high accuracy. The purpose is to let you.
この発明の第1の態様は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを保持して回転軸まわりに回転させるワーク保持装置であって、ワークを保持するチャック機構と、チャック機構を支持しながら回転軸と直交する方向にチャック機構を移動させてワークを位置決めする位置決め機構と、位置決め機構を回転軸まわりに回転させることでチャック機構に保持されたワークを回転軸まわりに回転させる回転機構とを有する保持テーブルと、チャック機構に保持されたワークの外周部を撮像するアライメント用撮像部と、回転機構により回転されるワークをアライメント用撮像部で撮像することで取得される画像に基づいて回転軸に対する対称軸の芯ズレを検出する芯ズレ検出部と、芯ズレを解消するように位置決め機構によりチャック機構を移動させて対称軸が回転軸と一致するようにワークの位置補正を行うワーク位置補正部と、を備えることを特徴としている。 A first aspect of the present invention is a workpiece holding device that holds a workpiece having a rotationally symmetric outer peripheral portion around a symmetry axis and rotates the workpiece around the rotation axis, the chuck mechanism holding the workpiece, and the chuck mechanism supported While positioning the workpiece by moving the chuck mechanism in the direction perpendicular to the rotation axis, the rotation mechanism rotates the workpiece held by the chuck mechanism around the rotation axis by rotating the positioning mechanism around the rotation axis. Based on an image acquired by imaging the workpiece rotated by the rotation mechanism with the imaging unit for alignment. A center misalignment detector that detects misalignment of the axis of symmetry with respect to the rotation axis, and a chuck that uses a positioning mechanism to eliminate misalignment It is characterized by structure and by moving the axis of symmetry and a workpiece position correction unit for performing position correction of the workpiece to coincide with the rotation axis.
また、この発明の第2の態様は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを検査する検査装置であって、上記ワーク保持装置と、ワーク保持装置により対称軸を回転軸と一致させた状態で回転軸まわりに回転されるワークを撮像する検査用撮像部と、検査用撮像部により撮像された画像に基づいてワークを検査するワーク検査部と、を備えることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an inspection apparatus for inspecting a workpiece having a rotationally symmetric outer peripheral portion around a symmetry axis, wherein the workpiece holding device and the workpiece holding device make the symmetry axis coincide with the rotation axis. And an inspection imaging unit that images a workpiece rotated about the rotation axis in a state where the workpiece is rotated, and a workpiece inspection unit that inspects the workpiece based on an image captured by the inspection imaging unit.
また、この発明の第3の態様は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを保持して回転軸まわりに回転させるワーク保持装置におけるワーク位置補正方法であって、ワーク保持装置のチャック機構によりワークを保持する第1工程と、ワークを保持したチャック機構を回転軸まわりに回転させながらワークの外周部を撮像して得られる画像に基づいて回転軸に対する対称軸の芯ズレを検出する第2工程と、芯ズレを解消するようにチャック機構を回転軸に対して直交する方向に移動させて対称軸を回転軸に一致させる第3工程とを備えることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a workpiece position correcting method in a workpiece holding device for holding a workpiece having a rotationally symmetric outer peripheral portion around a symmetry axis and rotating the workpiece around the rotation axis. The first step of holding the workpiece by the mechanism and the misalignment of the axis of symmetry with respect to the rotation axis are detected based on the image obtained by imaging the outer periphery of the workpiece while rotating the chuck mechanism holding the workpiece around the rotation axis. It is characterized by comprising a second step and a third step in which the chuck mechanism is moved in a direction orthogonal to the rotation axis so as to eliminate the misalignment so that the symmetry axis coincides with the rotation axis.
このように構成された発明では、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークがチャック機構に保持されて回転軸まわりに回転される。そして、その回転中に撮像されたワークに基づいて回転軸に対する対称軸の芯ズレが検出され、当該芯ズレを解消するようにチャック機構が回転軸に対して直交する方向に移動されて対称軸が回転軸に一致する。 In the invention configured as described above, a workpiece having a rotationally symmetric outer peripheral portion around the symmetry axis is held by the chuck mechanism and rotated around the rotation axis. Then, based on the workpiece imaged during the rotation, the misalignment of the symmetry axis with respect to the rotation axis is detected, and the chuck mechanism is moved in the direction orthogonal to the rotation axis so as to eliminate the misalignment, and the symmetry axis Matches the axis of rotation.
上記のように、本発明によれば、回転軸に対する対称軸の芯ズレを解消するようにチャック機構を回転軸に対して直交する方向に移動させてワーク位置補正を行っているため、対称軸と回転軸とを高精度に一致させることができる。 As described above, according to the present invention, the workpiece position is corrected by moving the chuck mechanism in a direction orthogonal to the rotation axis so as to eliminate the misalignment of the symmetry axis with respect to the rotation axis. And the rotation axis can be matched with high accuracy.
図1は、本発明に係る検査装置の一実施形態の全体構成を示す図である。また、図2は、図1に示す検査装置の電気的構成を示すブロック図である。この検査装置100は、歯車や羽根車などのように対称軸まわりに回転対称な形状で凸部と凹部とが周期的に繰り返して設けられた外周部を有するワークWの外観を検査する装置であり、ローディングユニット1、ワーク保持ユニット2、撮像ユニット3、アンローディングユニット4および制御ユニット5を有している。なお、ここでは、ワークWは図1に示すように軸部Waの上部に歯車Wbを設けた機械部品であり、例えば鍛造や鋳造処理によって形成される。そして、部品製造後に当該ワークWは外部搬送ロボットあるいはオペレータによってローディングユニット1に搬送される。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of an inspection apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the inspection apparatus shown in FIG. This
ローディングユニット1には、テーブルやストッカーなどのワーク収容部(図示省略)が設けられている。そして、外部搬送ロボットなどによりワークWがワーク収容部に一時的に収容されると、ワーク収容部に設けられたワーク検出センサ11(図2)がワークWを検出し、その旨の信号を装置全体を制御する制御ユニット5に送信する。また、ローディングユニット1には、ローダ12(図2)が設けられており、制御ユニット5からの動作指令に応じてワーク収容部に収容されている未検査のワークWを受け取り、ワーク保持ユニット2に搬送する。
The
図3はワーク保持ユニットの構成を示す斜視図である。ワーク保持ユニット2は、ローダ12により搬送されてきたワークWを保持する保持テーブル21A、21Bを装備している。これらの保持テーブル21A、21Bはともに同一構成を有し、歯車Wbが水平状態となる姿勢でワークWの軸部Waの一部を把持して保持可能となっている。以下、図3を参照しつつ保持テーブル21Aの構成について説明する一方、保持テーブル21Bは保持テーブル21Aと同一構成であるため、保持テーブル21Bについては同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the work holding unit. The
保持テーブル21Aでは、図3に示すように、チャック機構22、水平位置決め機構23、回転機構24および鉛直位置決め機構25が鉛直方向に積層配置されている。チャック機構22は、側面視で略L字状の可動部材221〜223と、制御ユニット5からの移動指令に応じて可動部材221〜223を放射状に連動して移動させる移動部224とを有している。各可動部材221〜223の上端面には突起部材225が突設されており、上端面と突起部材225とで軸部Waの段差部位と係合可能となっている。このため、制御ユニット5からの把持指令に応じて移動部224が可動部材221〜223を互いに近接移動させることでチャック機構22の中心軸(図5中の符号AX2)と軸部Waの軸芯とを一致させながらワークWを保持することができる。一方、制御ユニット5からの解放指令に応じて移動部224が可動部材221〜223を互いに離間移動させることで、ローディングユニット1による未検査ワークWのローディングやアンローディングユニット4による検査済ワークWのアンローディングを行うことが可能となる。
In the holding table 21A, as shown in FIG. 3, a
このように構成されたチャック機構22は水平位置決め機構23に支持されている。水平位置決め機構23は水平方向において互いに直交する方向に移動させる、いわゆるXYテーブルを有している。このため、制御ユニット5からの移動指令に応じてXYテーブルが駆動されてチャック機構22を水平面で高精度に位置決めすることが可能となっている。なお、XYテーブルとしては、モータとボールネジ機構とを組み合わせたものや、水平方向において互いに直交する2つのリニアモータを組み合わせたものなどを用いることができる。
The
回転機構24はモータ241を有している。モータ241の回転シャフト(図5中の符号242)が鉛直上方に延設されており、その上端部に水平位置決め機構23が連結されている。このため、制御ユニット5から回転指令が与えられると、モータ241が作動してモータ241の回転軸(図5中の符号AX3)まわりに水平位置決め機構23、チャック機構22、ならびにチャック機構22により把持されたワークWを一体的に回転させる。
The
ここで、本実施形態では、チャック機構22と回転機構24との間に水平位置決め機構23を設けているが、その技術的意義はチャック機構22の中心軸、チャック機構22に把持されたワークWの歯車Wbの対称軸(図5中の符号AX4)およびモータ241の回転軸の相対的な位置関係を水平位置決め機構23によって調整可能とする点にある。すなわち、チャック機構22の中心軸とモータ241の回転軸とを一致させておくことで、チャック機構22で把持したワークWを軸部Waまわりに回転させることができる。しかしながら、歯車Wbの対称軸が軸部Waから外れている場合には、モータ241に対して芯ズレが発生しており、歯車Wbは偏心して回転してしまう。そこで、水平位置決め機構23を設け、ズレ量とズレ方向を補正するように駆動させることで歯車Wbの対称軸とモータ241の回転軸とを一致させることが可能となる。これによって、撮像ユニット3による歯車Wbの画像を高精度に撮像することが可能となり、ワークWの検査精度を向上させることができる。
Here, in the present embodiment, the
鉛直位置決め機構25は、モータ241を保持する保持プレート251と、モータ241の下方位置に配置されたベースプレート252と、保持プレート251およびベースプレート252を連結する4本の連結ピン253と、ベースプレート252を鉛直方向に昇降させる昇降部254とを有している。昇降部254は制御ユニット5からの昇降指令に応じてベースプレート252を昇降させることで鉛直方向において回転機構24、水平位置決め機構23およびチャック機構22を一体的に移動させ、次に説明するプリアライメント位置PAおよび検査位置PIにおいてワークWの高さ位置を適正化することができる。
The
このように構成された保持テーブル21A、21Bは、図3に示すように、支持プレート261上に一定距離だけ離間して固定されている。また、保持テーブル21A、21Bの中間位置で支持プレート261が旋回駆動部262に支持されている。この旋回駆動部262は制御ユニット5からの旋回指令に応じて鉛直方向に延びる旋回軸AX1まわりに支持プレート261を180゜旋回可能となっており、図3に示すように保持テーブル21A、21Bがそれぞれプリアライメント位置PAおよび検査位置PIに位置する第1ポジションと、保持テーブル21A、21Bがそれぞれ検査位置PIおよびプリアライメント位置PAに位置する第2ポジションとの間で切替可能となっている。例えばプリアライメント位置PAに位置する保持テーブル21Aに保持されたワークWに対してプリアライメント処理を施すのと並行して、旋回駆動部262によって第1ポジションから第2ポジションに切り替えることで保持テーブル21Aがプリアライメント位置PAから検査位置PIにシフトし、プリアライメント処理済のワークWを検査位置PIに位置決めすることができる。また、当該ワークWの検査を終了した後、逆方向に旋回することで保持テーブル21Aが検査位置PIからプリアライメント位置PAにシフトし、検査処理済のワークWをプリアライメント位置PAに位置決めすることができる。このように本実施形態では、支持プレート261および旋回駆動部262によりワークWの位置を切り替えるポジション切替機構26が構成されている。
As shown in FIG. 3, the holding tables 21 </ b> A and 21 </ b> B configured as described above are fixed on the
プリアライメント位置PAは上記したようにプリアライメント処理を行う位置であり、プリアライメント位置PAに位置決めされた保持テーブル21A(または21B)の上方にアライメントカメラ27が配置されている。このアライメントカメラ27は図3に示すようにワークWに対してモータ241の反対側、つまりワークWの上方側に配置されており、ワークWの対称軸AX4に対して径方向外側に延設されたラインセンサ271を有している。このため、ワークWを回転させながら当該ラインセンサ271によりワークWの上面を撮像可能となっており、ワークWを少なくとも1周回転させることで歯車Wbの外周部に形成される凸部(歯末)および凹部(歯元)の全てを含む画像が得られる。
The pre-alignment position PA is a position where the pre-alignment process is performed as described above, and the
また、図3への図示を省略しているが、当該保持テーブル21A(または21B)に保持されたワークWを照明してアライメント処理を良好に行うためのアライメント照明部28(図2)が設けられている。このため、回転機構24によりワークWを回転させるとともに、アライメント照明部28によりワークWを照明しながらアライメントカメラ27によりワークWを撮像することができる。そして、ワークWの画像データが制御ユニット5に送られ、芯ズレを補正して歯車Wbの対称軸とモータ241の回転軸とを一致させる、つまりプリアライメント処理が実行される。
Although not shown in FIG. 3, an alignment illumination unit 28 (FIG. 2) is provided for illuminating the workpiece W held on the holding table 21 </ b> A (or 21 </ b> B) and performing the alignment process satisfactorily. It has been. For this reason, while rotating the workpiece | work W with the
一方、検査位置PIは検査処理を行う位置であり、検査位置PIに位置決めされた保持テーブル21A(または21B)の上方に撮像ユニット3が配置されている。この検査位置PIでは、歯車Wbの対称軸とモータ241の回転軸とが一致した状態でワークWを回転させながらワークWを撮像ユニット3によって撮像することができる。そして、ワークWの画像データが制御ユニット5に送られ、歯車Wbにおける傷や欠陥などの有無を検査する検査処理が実行される。
On the other hand, the inspection position PI is a position where inspection processing is performed, and the
この撮像ユニット3は、図2に示すように、複数の検査カメラ31と複数の検査照明部32とを有している。この撮像ユニット3では、検査位置PIに位置決めされた保持テーブル21A(または21B)に保持されるワークWを種々の方向から照明するように複数の検査照明部32が配置されている。そして、回転機構24によりワークWを回転させるとともに、検査照明部32によりワークWを照明しながら複数の検査カメラ31によりワークWを種々の方向から撮像することが可能となっている。これら複数の画像データが制御ユニット5に送られ、制御ユニット5によりワークWの検査が実行される。
As illustrated in FIG. 2, the
こうして検査されたワークWを保持する保持テーブル21A(または21B)は上記したようにポジション切替機構26により検査位置PIからプリアライメント位置PAにシフトされる。そして、アンローディングユニット4により保持テーブル21A(または21B)から検査済のワークWが搬出される。なお、アンローディングユニット4は基本的にローディングユニット1と同一である。つまり、アンローディングユニット4は、検査済のワークWを一時的に収容するワーク収容部(図示省略)、ワーク検出センサ41(図2)およびアンローダ42(図2)を有しており、制御ユニット5からの動作指令に応じて検査済のワークWを保持テーブル21A(または21B)からワーク収容部に搬送する。
The holding table 21A (or 21B) holding the workpiece W thus inspected is shifted from the inspection position PI to the pre-alignment position PA by the
制御ユニット5は、図2に示すように、論理演算を実行する周知のCPU(Central Processing Unit)、初期設定等を記憶しているROM(Read Only Memory)、装置動作中の様々なデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)等から構成されている。制御ユニット5は、機能的には、演算処理部51、メモリ52、駆動制御部53、外部入出力部54、画像処理部55および照明制御部56を備えている。
As shown in FIG. 2, the
上記駆動制御部53は、装置各部に設けられた駆動機構、例えばローダ12、チャック機構22などの駆動を制御する。外部入出力部54は、装置各部に装備されている各種センサ類からの信号を入力する一方、装置各部に装備されている各種アクチュエータ等に対して信号を出力する。画像処理部55は、アライメントカメラ27および検査カメラ31から画像データを取り込み、2値化等の画像処理を行う。照明制御部56はアライメント照明部28および検査照明部32の点灯および消灯等を制御する。
The
上記演算処理部51は、演算機能を有するものであり、上記メモリ52に記憶されているプログラムに従って駆動制御部53、画像処理部55、照明制御部56などを制御することで次に説明する一連の処理を実行する。
The
なお、図2中の符号6はオペレータとのインターフェースとして機能する表示ユニットであり、制御ユニット5と接続され、検査装置100の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されてオペレータからの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。また、この構成に限定されるものではなく、動作状態を表示するための表示装置と、キーボードやマウス等の入力端末を採用しても良い。
図4は図1に示す検査装置によるワークの検査動作を示すフローチャートである。また、図5は検査動作を模式的に示す図である。なお、図5においては、保持テーブル21A、21Bの動作を明確に区別するために、保持テーブル21Bおよび当該保持テーブル21Bにより保持されるワークWに対してドットを付している。 FIG. 4 is a flowchart showing a workpiece inspection operation by the inspection apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing the inspection operation. In FIG. 5, in order to clearly distinguish the operations of the holding tables 21A and 21B, dots are given to the holding table 21B and the work W held by the holding table 21B.
この検査装置100では、制御ユニット5のメモリ52に予め記憶された検査プログラムにしたがって演算処理部51が装置各部を制御して以下の動作を実行する。ここでは、1つのワークWに着目して当該ワークWに対して実行される各種動作について図4および図5を参照しつつ説明する。制御ユニット5は、図5の(a)欄に示すようにプリアライメント位置PAに位置している保持テーブル21AにワークWが存在せず、しかもワーク検出センサ11により未検査のワークWがローディングユニット1のワーク収容部に収容されていることを確認すると、保持テーブル21AへのワークWのローディングを開始する(ステップS1)。このローディング工程では、ローダ12がワーク収容部の未検査ワークWを把持し、ローディングユニット1から保持テーブル21Aに搬送する。なお、本実施形態では、ローディング工程および後の芯ズレの検出工程を円滑に行うために、保持テーブル21AへのワークWの搬送前に、図5の(a)欄に示すように水平位置決め機構23によりチャック機構22の中心軸AX2とモータ241の回転軸AX3とを一致させるとともに、3本の可動部材221〜223を互いに離間させてワークWの受け入れ準備を行っている。
In this
ローダ12によりワークWが保持テーブル21Aに搬送されてくると、チャック機構22が上記したように3本の可動部材221〜223を互いに近接移動させてワークWの軸部Waの一部を挟み込んでワークWを把持する。より詳しくは、ローディング動作中に、可動部材221〜223は互いに近接移動し、可動部材221〜223の各上端面と突起部材225とが軸部Waの段差部位に係合してチャック機構22の中心軸AX2と軸部Waの軸芯とを一致させながらワークWを保持する(図5の(b)欄参照)。こうして、ローディング工程が完了し、この完了時点では、モータ241の回転軸AX3、チャック機構22の中心軸AX2および軸部Waの軸芯は一致している。しかしながら、鍛造や鋳造処理によって製造されたワークWでは、例えば図5の(b)欄に示すように歯車Wbの対称軸AX4が軸部Waの軸芯から外れ、モータ241に対するワークWの芯ズレが発生していることがある。
When the workpiece W is conveyed to the holding table 21A by the
そこで、本実施形態では、アライメント照明部28(図2)により未検査ワークWを照明するとともに、保持テーブル21Aのモータ241により未検査ワークWを回転させながらアライメントカメラ27により歯車Wbを撮像し、その画像データをメモリ52に記憶する(ステップS2)。
Therefore, in the present embodiment, the alignment illumination unit 28 (FIG. 2) illuminates the uninspected work W, and the
この撮像完了後に、旋回駆動部262により第1ポジションから第2ポジションへの切替を行う。すなわち、旋回駆動部262が支持プレート261を旋回軸AX1まわりに180゜旋回させ、これによって図5の(c)欄に示すように未検査のワークWを保持する保持テーブル21Aがプリアライメント位置PAから検査位置PIに移動するとともに昇降部254によってワークWを撮像ユニット3により撮像可能な高さ位置に移動させる(ステップS3)。
After this imaging is completed, the turning
また、本実施形態では、上記移動と並行して、メモリ52からワークWの画像データを読み出し、回転機構24(モータ241)に対するワークWの芯ズレ(本実施形態では、ズレ量Δとズレ方向とを含む情報に相当)を検出し(ステップS4)、それに続いて保持テーブル21Aにおける芯ズレ補正を行う(ステップS5)。この芯ズレ補正は上記ステップS4で検出された芯ズレを解消するように水平位置決め機構23によりチャック機構22を移動させる。これによって、図5の(c)欄に示すように、保持テーブル21Aが検査位置PIに到達した時点あるいは到達前後で歯車Wbの対称軸とモータ241の回転軸とが一致し、直ちにワーク撮像工程(ステップS6)を開始することができる。
In this embodiment, in parallel with the above movement, the image data of the workpiece W is read from the
このステップS6では、検査位置PIに位置決めされた保持テーブル21Aの回転機構24が作動し、ワーク回転を開始する。このとき、保持テーブル21Aに保持されたワークWは上記芯ズレ補正を受けた、いわゆる芯出し状態であり、対称軸AX4まわりに回転する。また、その回転に対応して複数の検査照明部32が点灯して回転中のワークWを複数の方向から照明する。なお、ここではワーク回転後に検査照明部32を点灯させているが、点灯タイミングはこれに限定されるものではなく、回転開始と同時、あるいは回転開始前に検査照明部32の点灯を開始してもよい。
In this step S6, the
こうしてワークWの回転と照明とを行っている間に、複数の検査カメラ31がワークWを種々の方向から撮像し、複数方向からのワークWの画像(以下「ワーク画像」という)の画像データを制御ユニット5に送信する。一方、制御ユニット5では上記画像データをメモリ52に記憶し、以下のタイミングで当該画像データに基づいてワークWの検査を行う。
While the workpiece W is rotated and illuminated in this way, the plurality of
こうした画像取得後、保持テーブル21Aではワーク回転が停止され、撮像ユニット3では検査照明部32が消灯される。また、旋回駆動部262が支持プレート261を旋回軸AX1まわりに180゜反転旋回させ、これによって保持テーブル21Aが検査済のワークWを保持したまま検査位置PIからプリアライメント位置PAに移動するとともに昇降部254によってワークWが元の高さ位置に移動する(ステップS7)。このワークWの移動と並行して、制御ユニット5はメモリ52から画像データを読み出し、ワーク画像に基づいて歯車Wbに傷や欠陥などが存在しているか否かを判定して保持テーブル21Aに保持されたワークWについてワーク検査を行う(ステップS8)。
After such an image acquisition, the work rotation is stopped on the holding table 21A, and the
プリアライメント位置PAに戻ってきたワークWはアンローダ42によって把持された後、可動部材221〜223による把持の解除により保持テーブル21Aからアンローダ42に受け渡される。それに続いて、アンローダ42がワークWをアンローディングユニット4に搬送し、ワーク収容部(図示省略)に搬送する(ステップS9)。上記した一連の工程(ステップS1〜S9)が保持テーブル21A、21Bにより交互に繰り返される。
The workpiece W that has returned to the pre-alignment position PA is gripped by the
以上のように、本実施形態では、保持テーブル21A、21BによりワークWを回転軸AX3まわりに回転させながら撮像して得られたワークWの画像に基づいて回転軸AX3に対する対称軸AX4のズレ、つまり芯ズレを検出している。また、保持テーブル21A、21Bでは、水平位置決め機構23が設けられ、上記芯ズレを解消するようにチャック機構22を回転軸AX3に対して直交する方向(本実施形態では、水平方向)に移動させてワーク位置補正を行っている。その結果、ワークWの対称軸AX4とモータ241の回転軸AX3とを高精度に一致させることができる。
As described above, in the present embodiment, the shift of the symmetry axis AX4 with respect to the rotation axis AX3 based on the image of the work W obtained by imaging while rotating the workpiece W around the rotation axis AX3 by the holding tables 21A and 21B, That is, the misalignment is detected. Further, the holding tables 21A and 21B are provided with a
また、本実施形態では、3本の可動部材221〜223を同時に中心軸AX2に向けて移動させることでワークWを保持しており、ワークWの対称軸AX4を中心軸AX2に接近させることができる。しかも、回転軸AX3に対して中心軸AX2を一致させた状態で可動部材221〜223により保持されたワークWを回転させながら撮像している。これらの構成を有することで、アライメントカメラ27によりワークWを確実に撮像することができ、上記芯ズレの検出を良好に行うことができる。
In the present embodiment, the workpiece W is held by simultaneously moving the three
また、本実施形態では、保持テーブル21A、21Bをプリアライメント位置PAから検査位置PIに移動している間に、芯ズレの検出および補正によるワークWの位置補正を並行して行っている。このため、タクトタイムを短縮することができる。なお、アライメントカメラ27により撮像されたワークWの画像に基づき芯ズレを検出した後に、保持テーブル21A、21Bの検査位置PIへの移動を開始し、その移動中に芯ズレの補正を行ってもよく、同様の作用効果が得られる。つまり、保持テーブル21A、21Bのプリアライメント位置PAから検査位置PIへの移動と並行して、芯ズレの検出および芯ズレの補正(ワークWの位置補正)の少なくとも一部を実行することでタクトタイムの短縮を図ることができる。
In the present embodiment, while the holding tables 21A and 21B are moved from the pre-alignment position PA to the inspection position PI, the position correction of the workpiece W by detecting and correcting the misalignment is performed in parallel. For this reason, tact time can be shortened. In addition, after detecting the misalignment based on the image of the workpiece W imaged by the
このように本実施形態における水平位置決め機構23が本発明の「位置決め機構」の一例に相当している。アライメントカメラ27および検査カメラ31がそれぞれ本発明の「アライメント用撮像部」および「検査用撮像部」の一例に相当している。ポジション切替機構26が本発明の「テーブル移動機構」として機能しており、プリアライメント位置PAと、本発明の「非プリアライメント位置」の一例に相当する検査位置PIとの間で保持テーブル21A、21Bを移動させる。また、ワーク保持ユニット2と制御ユニット5とにより本発明の「ワーク保持装置」が構成されており、特に制御ユニット5の演算処理部51が本発明の「芯ズレ検出部」および「ワーク位置補正部」として機能している。さらに、制御ユニット5は本発明の「ワーク検査部」として機能する。
Thus, the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、歯車Wbを有するワークWを保持するワーク保持装置および当該装置を装備する検査装置に対して本発明を適用しているが、ワークWの種類はこれに限定されるものではなく、本発明の「ワーク」には、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワーク全般が含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to the workpiece holding device that holds the workpiece W having the gear Wb and the inspection device equipped with the device, but the type of the workpiece W is not limited to this. Rather, the “workpiece” of the present invention includes all works having an outer peripheral portion that is rotationally symmetric about the symmetry axis.
また、上記実施形態では、3本の可動部材221〜223によりワークWを保持するように構成しているが、2本あるいは4本以上の可動部材によりワークWを保持するように構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although comprised so that the workpiece | work W may be hold | maintained by the three movable members 221-223, even if comprised so that the workpiece | work W may be hold | maintained by two or four or more movable members. Good.
また、上記実施形態では、2つの保持テーブル21A、21Bを交互にプリアライメント位置PAに位置させて芯ズレを検出する検査装置100に本発明に係るワーク保持装置やワーク位置補正方法を適用しているが、単一あるいは3つ以上の保持テーブルを有するワーク保持装置や検査装置に対しても本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the workpiece holding device and the workpiece position correcting method according to the present invention are applied to the
また、上記実施形態では、プリアライメント位置PAを検査位置PIから離間させた検査装置100に本発明を適用しているが、プリアライメント位置PAを検査位置PIと一致させる、つまり検査位置で芯ズレ検出および芯ズレ補正を行った後で検査処理を行う検査装置にも本発明を適用することができる。また、このように構成された検査装置では、検査カメラ31の一部をアライメントカメラ27としても機能させてもよい。
In the above embodiment, the present invention is applied to the
この発明は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを保持しながら回転軸まわりに回転させるワーク保持装置、当該ワーク保持装置に保持されたワークを検査する検査装置ならびに当該ワーク保持装置におけるワーク位置補正方法全般に適用することができる。 The present invention relates to a workpiece holding device that rotates around a rotation axis while holding a workpiece having a rotationally symmetric outer periphery around a symmetry axis, an inspection device that inspects a workpiece held by the workpiece holding device, and the workpiece holding device. It can be applied to all work position correction methods.
5…制御ユニット(ワーク検査部)
21A,21B…保持テーブル
22…チャック機構
23…水平位置決め機構
24…回転機構
27…アライメントカメラ(アライメント用撮像部)
31…検査カメラ(検査用撮像部)
51…演算処理部(芯ズレ検出部、ワーク位置補正部)
100…検査装置
221〜223…可動部材
271…ラインセンサ
AX2…(チャック機構の)中心軸
AX3…(モータ241の)回転軸
AX4…対称軸
PA…プリアライメント位置
PI…検査位置(非プリアライメント位置)
W…ワーク
Δ…ズレ量
5. Control unit (work inspection part)
21A, 21B ... Holding table 22 ...
31 ... Inspection camera (inspection imaging unit)
51. Arithmetic processing unit (core misalignment detection unit, work position correction unit)
DESCRIPTION OF
W ... Work Δ ... Misalignment
Claims (6)
前記ワークを保持するチャック機構と、前記チャック機構を支持しながら前記回転軸と直交する方向に前記チャック機構を移動させて前記ワークを位置決めする位置決め機構と、前記位置決め機構を前記回転軸まわりに回転させることで前記チャック機構に保持された前記ワークを前記回転軸まわりに回転させる回転機構とを有する保持テーブルと、
前記チャック機構に保持された前記ワークの前記外周部を撮像するアライメント用撮像部と、
前記回転機構により回転される前記ワークを前記アライメント用撮像部で撮像することで取得される画像に基づいて前記回転軸に対する前記対称軸の芯ズレを検出する芯ズレ検出部と、
前記芯ズレを解消するように前記位置決め機構により前記チャック機構を移動させて前記対称軸が前記回転軸と一致するように前記ワークの位置補正を行うワーク位置補正部と、
を備えることを特徴とするワーク保持装置。 A workpiece holding device that holds a workpiece having a rotationally symmetric outer periphery around a symmetry axis and rotates the workpiece around a rotation axis,
A chuck mechanism for holding the workpiece, a positioning mechanism for positioning the workpiece by moving the chuck mechanism in a direction orthogonal to the rotation axis while supporting the chuck mechanism, and rotating the positioning mechanism around the rotation axis A holding table having a rotation mechanism that rotates the workpiece held by the chuck mechanism around the rotation axis,
An imaging unit for alignment that images the outer peripheral portion of the workpiece held by the chuck mechanism;
A misalignment detection unit that detects a misalignment of the symmetry axis with respect to the rotation axis based on an image acquired by imaging the workpiece rotated by the rotation mechanism with the imaging unit for alignment;
A workpiece position correcting unit that corrects the position of the workpiece so that the axis of symmetry coincides with the rotation axis by moving the chuck mechanism by the positioning mechanism so as to eliminate the misalignment;
A workpiece holding device comprising:
前記チャック機構は、複数の可動部材と、前記複数の可動部材を中心軸に対して近接および離間させる移動部とを有し、前記移動部により前記複数の可動部材を同時にそれぞれ前記中心軸に向かって移動させて前記ワークを保持するワーク保持装置。 The work holding device according to claim 1,
The chuck mechanism includes a plurality of movable members and a moving unit that moves the plurality of movable members toward and away from a central axis, and the movable unit simultaneously moves the plurality of movable members toward the central axis. A workpiece holding device that holds the workpiece by moving the workpiece.
前記芯ズレ検出部は、前記複数の可動部材により保持された前記ワークを、前記回転軸に対して前記中心軸が一致するように位置決めした状態で前記回転機構により回転させるワーク保持装置。 The work holding device according to claim 2,
The core misalignment detection unit is a work holding device that rotates the work held by the plurality of movable members by the rotation mechanism in a state where the work is positioned so that the central axis coincides with the rotation axis.
前記アライメント用撮像部による前記ワークの撮像を行うプリアライメント位置と、前記プリアライメント位置から離間した非プリアライメント位置との間で、前記保持テーブルを移動させるテーブル移動機構をさらに備え、
前記保持テーブルを前記プリアライメント位置から前記非プリアライメント位置に移動している間に、前記芯ズレの検出および前記ワークの位置補正の少なくとも一部が並行して実行されるワーク保持装置。 The work holding device according to any one of claims 1 to 3,
A table moving mechanism for moving the holding table between a pre-alignment position where the workpiece is imaged by the alignment imaging unit and a non-pre-alignment position separated from the pre-alignment position;
A workpiece holding device in which at least a part of the detection of the misalignment and the correction of the position of the workpiece are executed in parallel while the holding table is moved from the pre-alignment position to the non-pre-alignment position.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載されたワーク保持装置と、
前記ワーク保持装置により前記対称軸を前記回転軸と一致させた状態で前記回転軸まわりに回転される前記ワークを撮像する検査用撮像部と、
前記検査用撮像部により撮像された画像に基づいて前記ワークを検査するワーク検査部と、
を備えることを特徴とする検査装置。 An inspection apparatus for inspecting a workpiece having a rotationally symmetric outer periphery around a symmetry axis,
The work holding device according to any one of claims 1 to 4,
An inspection imaging unit that images the workpiece rotated around the rotation axis in a state in which the axis of symmetry coincides with the rotation axis by the workpiece holding device;
A workpiece inspection unit that inspects the workpiece based on an image captured by the inspection imaging unit;
An inspection apparatus comprising:
前記ワーク保持装置のチャック機構により前記ワークを保持する第1工程と、
前記ワークを保持した前記チャック機構を前記回転軸まわりに回転させながら前記ワークの前記外周部を撮像して得られる画像に基づいて前記回転軸に対する前記対称軸の芯ズレを検出する第2工程と、
前記芯ズレを解消するように前記チャック機構を前記回転軸に対して直交する方向に移動させて前記対称軸を前記回転軸に一致させる第3工程と
を備えることを特徴とするワーク位置補正方法。 A workpiece position correction method in a workpiece holding device that holds a workpiece having a rotationally symmetric outer peripheral portion around a symmetry axis and rotates the workpiece around a rotation axis,
A first step of holding the workpiece by a chuck mechanism of the workpiece holding device;
A second step of detecting a misalignment of the symmetric axis with respect to the rotation axis based on an image obtained by imaging the outer peripheral portion of the work while rotating the chuck mechanism holding the workpiece around the rotation axis; ,
And a third step of moving the chuck mechanism in a direction orthogonal to the rotation axis so as to eliminate the misalignment, and aligning the symmetry axis with the rotation axis. .
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